big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Осадки на земном шаре

Основным источником обогащения атмосферы водяным паром является огромная поверхность Мирового океана, составляющая около 3/4 всей поверхности земного шара. При этом величина испарения с Мирового океана значительно превосходит испарение с суши.

Большая часть воды, испарившейся с поверхности океанов, возвращается в виде осадков, меньшая часть переносится воздушными

течениями с океанов на материк, где также конденсируется и выпадает в виде осадков. Выпадающие на сушу осадки частично испаряются, и из них образуются облака и осадки. Другая часть выносится воздушными течениями на океаны. Так происходит непрерывный обмен влаги между океанами и материками. Постоянство уровня Мирового океана сохраняется речным стоком.

Таким образом, содержащаяся в воздухе влага участвует вместе с ним во всех его перемещениях как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Этими перемещениями, собственно, и обусловлено перераспределение влаги в тропосфере.

Прежде чем выяснить роль циркуляции в распределении осадков, рассмотрим средние годовые суммы осадков по широтным зонам в обоих полушариях, полученные на основании карт распределения годовых сумм осадков на земном шаре, составленных О. А. Дроздовым (табл. 23).

Как следует из приведенных в таблице 23 данных, годовые суммы осадков по широтным зонам распределяются неравномерно. Так, например, наибольшее количество осадков выпадает в экваториальной зоне, наименьшее — в высоких широтах. Второй максимум средних годовых сумм осадков как в северном, так и в южном полушариях наблюдается между широтами 60° и 40°. В средних широтах северного полушария количество осадков несколько выше, чем в высоких широтах.

Среднее количество выпадающих на земном шаре осадков, по данным М. И. Будыко, равно около 1000 мм. Однако за этой средней величиной скрывается большое разнообразие в распределении осадков.

Годовые, сезонные и месячные суммы осадков различны не только в пунктах, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Они могут различаться и в пунктах, расположенных очень близко. Это особенно часто бывает в горах, где даже на расстоянии менее 100 км суммы выпавших осадков в различные месяцы или сезоны года резко различны. Пестрота в распределении осадков имеет свое объяснение.

Характер распределения осадков на материках обусловливается рядом причин, среди которых значительное место занимает не столько близость источников влаги, сколько атмосферная циркуляция. Поэтому в целях установления причин распределения многолетних сумм осадков на материке прежде всего изучают характер циркуляции атмосферы над ним. Как показывает карта распределения осадков, над обширной территорией Евразийского материка годовые суммы осадков уменьшаются по мере удаления от берегов Атлантического океана с запада на восток (рис. 74). Наблюдающиеся при этом в некоторых районах существенные отклонения от упомянутого распределения осадков обусловлены наличием возвышенностей и горных хребтов.

Количество выпадающих осадков определяется не только горизонтальным переносом влаги, оно во многом зависит, как уже указывалось, от вертикальных перемещений больших масс воздуха, содержащего водяной пар. Поэтому в тех частях земного шара, где преобладают циклоны, осадков выпадает больше, чем в тех районах, где преобладают антициклоны. Важно отметить, что осадки образуются и при неустойчивой стратификации воздуха, когда вследствие термической конвекции массы воздуха с большими скоростями поднимаются вверх. В этих случаях скорость поднятия воздуха, содержащего влагу, может достигать 5—10 м/сек и более, что в сотни раз превышает скорость поднятия воздуха в циклонах при отсутствии конвекции.

Термическая конвекция возникает при прогреве приземного слоя воздуха, но не при всяких восходящих токах воздуха образуются осадки. В засушливых районах на юге и юго-востоке СССР летом в связи с сильным прогреванием суши и прилегающих к земле слоев воздуха очень часто возникают интенсивные восходящие токи, но облака и осадки не образуются. Объясняется это тем, что при высокой температуре воздуха влагосодержание его оказывается недостаточным для достижения состояния насыщения. Интенсивный прогрев нижних слоев воздуха при отсутствии источников испарения приводит к еще большему удалению его от состояния насыщения, т. е. к уменьшению относительной влажности. Поэтому в пустынной зоне осадки летом почти не выпадают, хотя стратификация воздуха неустойчива. В пустынях Северной Африки, Аравии, Средней и Центральной Азии, Южной Америки годовые суммы осадков обычно не превышают 100—200 мм в год.

На земном шаре есть места, где большое испарение сочетается с часто возникающими восходящими движениями воздуха. В этих районах количество осадков особенно велико. Примером

Распределение годовых сумм осадков на земном шаре

может служить экваториальная зона, где выпадает очень много осадков. Здесь поверхность суши занимает всего лишь около 20% площади. Массы воздуха в пассатном потоке, поступая в экваториальную зону затишья, увлажняются. В результате большого притока солнечной энергии в течение года и прогревания воздуха создаются условия для термической конвекции. Потоки влажного воздуха, поднимаясь вверх, образуют мощную по высоте кучево-дождевую облачность. На суше осадки выпадают преимущественно во второй половине дня, а на океанах — ночью в виде тропических ливней, часто сопровождающихся сильными грозами. Вследствие высокого влагосодержания воздуха и больших затрат тепла на испарение с влажной почвы происходит ослабление дневного нагревания воздуха. Кроме того, большое содержание водяного пара препятствует сильному ночному охлаждению. Поэтому даже на материках суточная амплитуда обычно составляет 8—12° и редко превышает 14—15°.

Количество выпадающих осадков в экваториальной зоне имеет хорошо выраженный годовой ход. Исключение составляет зона лесов, где увлажнение более или менее равномерно. Преобладающее годовое количество осадков в узкой экваториальной зоне составляет 1500—2000 мм. Однако в этой же зоне на восточном побережье Африки осадков выпадает менее 1000 мм, а на островах Борнео и Суматра, в верховьях реки Амазонки и других местах — до 3000 мм в год и более.

Наибольшее количество осадков здесь обычно выпадает в декабре—марте, наименьшее — в июне — октябре. Примеры распределения годовых сумм осадков для ряда других пунктов изображены графически на рисунках 75 и 76. На этих графиках, кроме годового хода осадков, изображен годовой ход температуры.

Но, как уже указывалось, в экваториальной зоне годовые суммы осадков не везде одинаковы. Как видно на графиках, на Тихоокеанском побережье Южной Америки в пункте Буэнавентура, расположенном несколько севернее экватора (3°57' с. ш.), средняя годовая сумма осадков составляет 7129 мм. Здесь же, немного южнее экватора, в пункте Гуаякиль, годовая сумма равна 976 мм, а в Кальяо (12° ю.ш.) — всего лишь 25 мм. Такое же различие существует и в других районах экваториальной зоны. Так, например, в Аккре (Гана) и в Дебундже (Камерун), находящихся почти на одной широте (Средняя Африка), выпадает соответственно 686 и 9498 мм осадков, в Занзибаре (Восточная Африка) — 1596 мм, в Адене (юг Аравии) — всего 58 мм.

Почти так же неравномерно осадки распределяются на океанах. В Коломбо (остров Цейлон) годовая сумма их превышает 2200 мм, в Кикори (Новая Гвинея) —5850 мм, в Антуане (Маркизские острова) — 1900 мм и т. д.

Как видно на приведенной карте осадков (см. рис. 74), к северу и югу от экватора количество осадков убывает. Между широтами 20 и 40° в северном и южном полушариях количество осадков в среднем значительно уменьшается. В этих широтных зонах преобладает антициклонический режим погоды, поэтому здесь на обширных территориях годовая сумма осадков не превышает 100—200 мм. Вместе с тем между широтами 20 и 30°, в частности в Юго-Восточной Азии, количество осадков, выпадающих преимущественно в летнее полугодие, достигает 1000— 2000 мм. На южных же склонах высочайшей в мире Гималайской горной системы осадков выпадает более 3000—4000 мм, а в отдельных местах годовое количество осадков превышает 10 000 мм, что составляет столб воды высотой более 10 м. Осадки на юго-востоке Азии обусловлены муссонной циркуляцией. Здесь летом влажные воздушные потоки устремляются со стороны Индийского и Тихого океанов в область низкого давления, центр которой расположен над Южной Азией. Прогреваясь над сушей и становясь неустойчивыми, эти влажные массы воздуха в предгорье Гималаев дают большое количество осадков.

Влияние горных хребтов на осадки. Горные хребты, являющиеся препятствием на пути перемещения влажного воздуха, вызывают усиление восходящих движений, вследствие чего на наветренной стороне гор образуется мощная облачность и выпадают обильные осадки. Этим, в частности, объясняются значительные суммы ливневых осадков, выпадающих в пункте Черрапунджи, расположенном в Бенгалии на высоте 1300 м над уровнем моря (рис. 76). Высокие горные хребты в Центральной Азии, тянущиеся с запада на восток, ограничивают распространение влажных океанических масс воздуха пределами юга и юго-востока Азии и препятствуют проникновению влаги в Среднюю Азию.

Горные хребты оказывают большое влияние на распределение осадков и в Северной Америке, где меридионально расположенные Скалистые горы существенно препятствуют переносу влажного воздуха с Тихого океана на континент. Поэтому на склонах, обращенных к океану, выпадает до 2000—3000 мм осадков в год, а восточнее горных хребтов годовые суммы осадков достигают лишь 300—500 мм, а местами еще меньше. Так, в пунктах Ванкувер и Ситка, расположенных западнее горного хребта на побережье Тихого океана (Канада), выпадает соответственно 1385 и 2161 мм осадков, а на берегу Гудзонова залива — лишь 350 мм (Порт-Нельсон).

Влажные массы воздуха с Атлантики переносятся в Европу, не встречая препятствий. В связи с этим годовые суммы осадков, превышающие 500 мм, характерны как для Западной, так и Восточной Европы вплоть до Уральского хребта.

Влияние горных хребтов на распределение осадков выражено во многих частях земного шара. Оно отчетливо проявляется на Кавказе. Известно, что в Западной Грузии, в предгорьях и на склонах гор, в год в среднем выпадает более 1500 мм осадков, а в соседней Кура-Араксинской низменности и в Араратской долине

Графики годового хода осадков и температуры в различных пунктах экваториальной зоны

Графики годового хода осадков и температуры в различных физики-географических условиях

—200—300 мм. Такое распределение осадков обусловлено наличием ряда хребтов, задерживающих влагу на своих западных наветренных склонах. Низинам, находящимся восточнее, достается мало влаги. Благодаря низко расположенному горному хребту на берегу Каспийского моря в районе Ленкорани местами выпадает свыше 2000 мм осадков, а на равнине, расположенной рядом на том же берегу Каспия, годовые суммы их составляют лишь около 200 мм в год.

В районе Батуми, например, максимум осадков (2590 мм) приходится на высоты 200—300 м над уровнем моря и уже на высоте 520 м количество их уменьшается до 1595 мм. Это, по-видимому, связано с обогащением влагой только нижних слоев воздуха над Черным морем и часто образующимися не мощными по вертикали облаками, дающими осадки преимущественно в холодное время года.

В районе Анапа — Сухуми иная картина. Начиная от Анапы до Сухуми годовые суммы осадков возрастают от 400 до 1520 мм. Это возрастание количества осадков находится в связи с повышением высоты гор вдоль побережья Черного моря. Вдоль западного побережья Каспия, от Махачкалы до Баку (Маштаги), количество осадков уменьшается от 430 до 245 мм. Это связано с общим понижением высоты гор от Махачкалы до Апшерона.

Очень четкая связь между суммой осадков и высотой положения станции во внутренней части Закавказья — Центральной Армении. В Октемберяне (высота 862 м) годовая сумма осадков равна 256 мм, Аштараке (1115 м) — 358 мм, Раздане (1766 м) — 597 мм, Арагаце (3229 м) — 905 мм.

Восточнее Каспия начинаются Закаспийские пустыни, а между тем если бы вдоль восточного берега Каспия был горный хребет высотой 2—3 км, то склоны, обращенные к морю, были бы значительно увлажнены. Там, где нет гор, Каспий мало воздействует на режим осадков, ибо его зеркало мало для заметного увлажнения протекающего над ним воздуха.

Интересно отметить, что на поверхности морей и озер осадков выпадает меньше, чем на их берегу. Известно, например, что даже на островах Средиземного, Адриатического, Эгейского, Балтийского и ряда других морей осадков выпадает больше, чем на водной поверхности. На Байкале, Севане, Иссык-Куле и других озерах ярко выражены плювиометрические депрессии, показывающие, что на самих озерах осадков выпадает меньше, чем на некотором удалении от их берегов. Таким образом, значительное количество влаги, испаряющейся с морей и озер, не затрачивается на образование и выпадение осадков над ними. Это объясняется рядом причин, среди которых наиболее важными являются следующие: 1) низкое расположение зеркала моря или озера в сравнении с берегами, вследствие чего воздух, притекающий с берегов на водную поверхность, опускается; этот эффект наиболее отчетливо бывает выражен при наличии береговых возвышенностей; 2) уменьшение, а часто даже прекращение термической конвекции летом над морями и озерами в связи с относительно низкой температурой воды в то время, когда суша прогревается очень интенсивно.

На образование осадков значительное влияние оказывают и океанические течения. В зоне теплых течений осадков выпадает больше. Холодные течения препятствуют облакообразованию, так как возникающая вследствие охлаждения нижних слоев воздуха инверсия температуры препятствует образованию мощных облаков и осадков. На карте осадков видны результаты влияния холодных течений на режим осадков на западе Южной Америки, северо-западе Африки и в других районах земного шара.

Осадки в системе циклонов и антициклонов. В системе циклонов обычно выпадают обильные осадки, если влагосодержание воздуха высокое и восходящие движения интенсивные. Расчеты показали, что хорошо развитый циклон с высоким для данной температуры влагосодержанием в отдельных случаях в течение 2—3 суток может дать более 40—50 млрд. м3 воды (3. Л. Туркетти). Таким количеством воды можно заполнить чашу озера размером Севана.

Судя по карте распределения осадков, на территории Северной Атлантики и Европы наибольшее годовое количество осадков выпадает между 65 и 50° с. ш. Здесь сумма осадков уменьшается с запада на восток. В Ивигтуте (южная оконечность Гренландии) годовая сумма осадков достигает 1128 мм, в Рейкьявике (Исландия) —870 мм, Лондоне—616 мм, Ленинграде — 522 мм, Архангельске — 466 мм в год. Далее на восток осадки уменьшаются, и на озере Байкал (остров Ольхой) количество их доходит до 158 мм в год. Южнее указанной полосы общее годовое количество осадков уменьшается, несмотря на то, что «влагосодержание воздуха, переносимого над югом, больше, чем в полосе наибольших осадков. Такое распределение осадков определяется особенностями циркуляции. Так, изучение повторяемости циклонов и антициклонов в северном полушарии показало, что циклоны особенно часты в северной половине средних широт. Число их убывает с севера на юг в полосе между 65 и 45° с. ш. Вообще над Евразией повторяемость циклонов резко убывает с северо-запада на юго-восток.

В соответствии с такой повторяемостью циклонов в океанах и близко к побережью выпадает наибольшее количество осадков, а внутри континента — наименьшее. Вследствие малой повторяемости циклонов южнее 50° с. ш. здесь преобладает ясная погода, следовательно, имеет место прогревание и воздух даже при циклонах не всегда достигает состояния насыщения водяным паром.

Существование пустынь Средней Азии есть результат главным образом как малой циклоничности, так и интенсивного нагревания воздуха и удаления его от состояния насыщения.

Не подлежит сомнению, что распределение осадков на земном шаре было бы иным, если бы формирование их зависело только от влагосодержания воздуха и не было связано с характером атмосферной циркуляции, и прежде всего циклонов и антициклонов.

В низких широтах, как говорилось выше, выпадение осадков обусловлено не столько циклонической деятельностью, сколько конвективно неустойчивой стратификацией воздуха. Этот фактор особенно сильно выражен в Юго-Восточной Азии, где он определяет как количество осадков, так и распределение их по территории.

Выпадению большого количества осадков способствуют и горные хребты; с появлением мощной термической депрессии над югом Азии возникают муссонные ветры, направленные из области относительно высокого давления над Индийским и Тихим океанами в систему этой депрессии.

Муссоны охватывают районы, расположенные к югу от основных горных хребтов Азии. В частности, именно поэтому влага, переносящаяся с Индийского океана, осаждается на склонах этих хребтов, обращенных к югу и юго-востоку. Перенос влаги с Индийского океана непосредственно не сказывается на влагообороте над СССР. Узкая полоса значительных осадков на крайнем востоке Азии обязана своим происхождением не только летним муссонным ветрам, но и часто развивающейся здесь циклонической деятельности, благодаря которой происходит перенос влаги со стороны омывающих Азию южных и восточных морей.

Совершенно противоположное положение существует на другом океаническом побережье. У западного побережья Африки, где циклоны весьма редки, на 25—30° с. ш. средняя годовая сумма осадков равна примерно 100 мм. То же самое наблюдается и на Аравийском побережье Индийского океана и в других местах.

Не надо думать, что на океанах, где велико испарение, всегда выпадает много осадков. В ряде областей Мирового океана, где преобладают антициклонические условия с характерными нисходящими движениями воздуха и инверсией температуры, как, например, на Атлантическом побережье Африки на широте 20—25° с. ш., годовые суммы осадков составляют ничтожные величины. Здесь над океаном бывает атмосферная засуха, так как осадков выпадает столько же, сколько в пустынях Средней Азии. Между тем испарение в этих районах превышает 1500 мм в год.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.